無機陶瓷超濾膜處理乳化油的工程實例

孔令剛konglinggang（上海凱鑫分離技術股份有限公司上海200120）（Shanghai Keysino Separation Technology Inc.Shanghai 200120 China）

無機陶瓷超濾膜處理乳化油的工程實例

孔令剛
konglinggang
（上海凱鑫分離技術股份有限公司上海200120）
（Shanghai Keysino Separation Technology Inc.Shanghai 200120 China）

清洗廢水經過100nm陶瓷膜處理，濃縮倍數可達375倍。濾液含油量小于5mg/L，濃液經皂化沉降分離后，含油量約15%。60℃熱水作為常規清洗和2%的NaOH溶液作為周期性的化學清洗，可使陶瓷膜的平均通量可以穩定在400LMH以上，廢水的綜合處理成本僅為30元/m3。

無機膜；陶瓷膜；乳化油；超濾

Kay words:inorganic membrane;ceramic membrane;emulsified oil;ultrafiltration

引言

乳化油主要是指在軋鋼、金屬加工、切削和清洗等行業產生的含油乳化廢水，這種廢水呈乳濁狀，細小的油珠外面包有一層乳化膜且具有一定量的負電荷，油粒一般在0.5~20μm，長期穩定[1,2]，單一的傳統傳統處理方法，如破乳絮凝、重力分離、氣浮以及生化方法都難以達到理想的效果。膜法具有處理量大、操作簡便、經濟可靠等特點，在乳化油的工業應用上一直是研究的重點。

早期的研究主要以無機膜為主，但因其價格昂貴限制了其工業化應用。隨著有機膜的發展，以有機膜及其改性或與傳統工藝組合的研究大量興起[3]。相對于有機膜與乳化油的高親和性、易污染、難清洗的特點，無機陶瓷膜以其極好的化學穩定性、高機械強度、耐污染以及可清洗性強等優點，加之國產陶瓷膜的普及和進口陶瓷膜價格的下降，無機陶瓷膜在乳化油的處理工藝中將更具有優勢。本項目中，就是用無機陶瓷膜作為核心元件對乳化油進行過濾[4]。

1 項目概況

空調壓縮機的散熱片在焊接完成后需要對其表面的油劑進行清洗。該廠日產生含油乳化液約15m3，峰值排放約3m3/h，含油量300~500mg/L，含有少量清洗劑和雜質。要求處理后的水澄清透明，油含量小于10mg/ L，保留清洗劑，可以直接回用到生產，濃縮液和清洗劑收集外運，實現廠區廢水內部零排放。

2 工藝過程及主體設備

清洗槽中的廢水經溢流或排放進入集水槽，槽中的給水泵通過液位控制實現自動啟停，將廢水通過保安過濾器輸送至進料罐中，通過循環泵將廢水輸送到膜裝置進行分離，濾液回用，濃液回流到進料罐。排料泵將濃縮液從進料罐中轉移到濃液罐。裝置的主體設備如下：

集水槽——鋼砼下沉式結構，容積3m3。與地溝連通，收集溢流或排放的廢水，槽內設置電接點液位開關，在廢水液位達到高液位時啟動給水泵排水，低液位時停止對泵進行保護。

給水泵——功率0.75KW，置于集水槽底部，將廢水輸送至進料罐；

保安過濾器——過流量為Q=5m3/h，內含40”熔噴濾芯，可以有效攔截集水槽中的顆粒物，防止進入膜系統刮傷膜表面；

進料罐——存儲給水泵輸送的廢水，同時作為陶瓷膜系統的循環罐。罐體容積5m3，PE材質，設有高低液位開關，可以控制循環泵的起停；

清洗罐——0.5m3，SS304材質，用以配置清洗液和做循環清洗，罐內安裝50KW的電加熱絲和與之配套的控溫裝置，在清洗時可以控制一定的溫度以保證清洗效果；

產水罐——10m3，PE材質，收集系統產生的濾液，返回生產工藝中使用；

濃液罐——5m3，PE材質，收集系統產生的濃液，并做二次分離用；

廢堿罐——0.5m3，PE材質，收集化學清洗后的廢堿；

循環泵——18.5KW，變頻控制，給陶瓷膜系統提供足夠的流速和壓力；

排料泵——0.75KW，將進料罐中的濃縮液排放到濃液罐中或將清洗罐中的堿排放到廢堿罐中；

膜裝置——273×1200mm膜殼2只，每只膜殼裝Φ41的膜芯19支，總面積19m2，串聯運行。選用的陶瓷膜涂層為氧化鋯，主要考慮的是氧化鋯膜表面強極性的作用，對油的粘附性較小，油滴不易吸附在膜表面，減少了對膜孔的堵塞[5]。

控制系統——系統設置手動和自動過程，當系統處于排料或清洗過程時，將系統轉換到手動狀態，其余時間均處于自動狀態。

3 運行過程控制

3.1 運行過程

此過程中系統的控制處于自動狀態。設定進料罐體積600L時為低液位，體積2m3時為高液位，陶瓷膜循環泵根據進料罐中的液位，在高/低液位時自動啟動/停止。陶瓷膜的運行壓力通過改變循環泵的頻率和濃液回流閥的開度來調節。系統運行的初始壓力設置2bar，循環泵的頻率為40Hz，起始運行通量接近800LMH，濾液中油含量小于1mg/L。隨著運行時間的增加，陶瓷膜的通量逐漸下降。平均通量維持不小于400LMH，濾液含油量不超過5mg/L。系統的運行以3天為一個處理周期，處理廢水的總量約45m3。處理周期結束后的濃液體積約為600L，即濃縮75倍。如繼續濃縮，會產生油滴，通量衰減加快，而且常規熱水清洗較難恢復通量。每周期通量變化趨勢如下圖：

當天產生的廢水處理結束后，裝置需要用進行常規清洗，以防止油污在膜表面沉積。清洗后的廢水排入地溝，會對次日的廢水進行稀釋，因此，每天的起始通量會較前一天稍有變大，但總的趨勢是逐漸降低的。

3.2 膜的恢復

膜的清洗分為常規清洗和化學清洗。

常規清洗為每天處理結束后的熱水沖洗。設置清洗溫度為60℃，由電加熱對清洗操縱的水進行升溫，溫度達到設定值后，控溫裝置自動停止加熱。然后開啟循環泵進行循環清洗，清洗濃液和濾液返回清洗槽，計時30min。清洗結束后，清洗廢水排入集水槽。

4 費用核算

5 結論

本項目中使用陶瓷膜裝置處理含油廢水，系統操作簡便，穩定性高，處理成本低。通過濾液回用，濃液外運，實現了廢水處理的零排放，在含油廢水的處置應用中（尤其是針對小水量含油廢水的企業）有很大的推廣前景。考慮到含油廢水中油的種類和性狀不同，對陶瓷膜的通量和穩定性有較大的影響，設計前需要對膜通量和穩定性進行測試。

[1]俞建峰,袁惠新.含油污水處理[J].過濾與分離,1999.9 (4):20-23

[2]遲正平,謝偉.用超濾法處理和回用機加工切削液[J].工業水處理.1995.15(6):19-20

[3]陶宇,傅可晶,李軼等.乳化油廢水處理技術研究進展[J].山東化工.2017.46:36-37

[4]樊栓獅,王金渠.無機膜處理含油廢水[J].2000.1(1): 61-63

[5]張國勝,谷和平,邢衛平等.無機陶瓷膜處理冷軋乳化液廢水[J].高校化學工程學報.1998,12(3):288-292.

孔令剛，男（1981.07-）山東人，碩士研究生，工程師，主要從事環保水處理方向的研究。

Application of inorganic ceramic ultrafiltration membrane in emulsified oil treatment

Treated With 100nm ceramic membrane,the waste water can be condensed up to 375 times.The oil content is less than 5mg/L in the permeate and more than 15%in the concentration.with 60℃water as routine cleaning and 2%NaOH as periodic chemical cleaning,the average flux can be stabilized above 400LMH.The cost of wastewater treatment is only 30 yuan/m3.